減輕液壓元件的重量可以使一系列行業(yè)受益，并帶來新的設(shè)計(jì)選擇。由于3D打印可以實(shí)現(xiàn)的下一代液壓元件帶來的許多好處，越來越多的重量更輕的液壓元件正在出現(xiàn)。

AIDRO 液壓（屬于Desktop Metal ）在Desktop Metal的Shop System 上3D打印的液壓閥體。材料：17-4 不銹鋼，3D打印閥體（左）比傳統(tǒng)制造的閥門（右）輕 60%
© Desktop Metal

 輕量化的發(fā)展需求

      隨著電氣化的不斷發(fā)展，對(duì)輕量化組件的需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。輕量化組件的使用不僅可以減輕車輛的整體重量，還可以補(bǔ)償電池和電動(dòng)機(jī)等較重的部件。輕量化讓人類擁有更小的碳足跡，實(shí)現(xiàn)在相同重量的情況下拖運(yùn)更多的里程。

輕量化的途徑
© 3D科學(xué)谷白皮書

      由于 OEM 對(duì)可用于拖車應(yīng)用的輕型氣缸的需求不斷增加，通過3D打印可以開發(fā)輕量化鋁氣缸技術(shù)。氣缸采用鋁制機(jī)身，內(nèi)部有多個(gè)鋁制部件，使其重量更輕，氣缸也有一個(gè)空心桿，提供額外的重量減輕。

3D打印的輕量化鋁制空心桿
© RAM

      雖然市場(chǎng)上還有其他鋁制氣缸，但通過3D打印，可以開發(fā)一種帶有空心桿的鋁制圓柱體，為各種應(yīng)用提供了更輕的解決方案。鋁制氣缸具有一些獨(dú)特的功能，其中之一是位于氣缸底部的端口。這樣可以實(shí)現(xiàn)更輕松的安裝并縮短管路長(zhǎng)度，并根據(jù)其安裝方式為氣缸管路提供更多保護(hù)。

      氣缸也有一個(gè)內(nèi)置的止回閥，它將氣缸鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢茫�因此如果它的管線斷裂，它就不能移動(dòng)。由于止回閥內(nèi)置于氣缸中，因此無需使用單獨(dú)的閥塊，從而可以進(jìn)一步減輕重量。3D打印-增材制造可用于制造重量更輕的液壓部件，意大利Aidro液壓公司多年從事液壓元件的制造，從通過傳統(tǒng)的加工技術(shù)發(fā)展到一部分產(chǎn)品通過3D打印-增材制造，Aidro液壓使用3D打印技術(shù)的秘訣在于能夠改變制造商處理其組件設(shè)計(jì)的方式，采用增材制造的理念實(shí)質(zhì)上意味著只在需要的地方保留材料。

      大多數(shù)傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)制造都是從加工金屬塊開始的，這使得加工的時(shí)候必須要考慮到傳統(tǒng)加工工藝的特點(diǎn)與局限性，包括CNC機(jī)加工只能加工出直的液體通道。然而，通過3D打印-增材制造 (AM)，原材料（一種金屬粉末）被不斷添加以制造產(chǎn)品。與傳統(tǒng)方法相比，這使得使用的材料更少，從而減輕了部件的重量，與液壓設(shè)計(jì)相關(guān)的約束可以完全消除，從而允許更多的設(shè)計(jì)自由度。

 更自由的設(shè)計(jì)

       Aidro液壓通過使用增材制造發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)可以從通過組件的所需流道開始。通過創(chuàng)建流道，然后在需要的地方添加材料。根據(jù)需要的壓力，可以決定添加更多或更少的材料。

© aidro(屬于Desktop Metal)

       這與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法完全不同，拿液壓歧管的加工來說，液壓歧管是用于引導(dǎo)液壓系統(tǒng)連接閥、泵和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)的液體流動(dòng)。它使得設(shè)計(jì)工程師可以將對(duì)液壓回路的控制集成在一個(gè)緊湊的單元內(nèi)。通過傳統(tǒng)的加工技術(shù)制造液壓歧管，首先要切割和加工鋁合金或不銹鋼坯料，使其達(dá)到規(guī)定的尺寸，之后進(jìn)行鉆孔以形成液體流動(dòng)通道。由于要完成復(fù)雜鉆孔，因此通常會(huì)用到特殊工具。通道內(nèi)還需要一些堵塞頭，以正確引導(dǎo)液體在系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)路線。

© aidro(屬于Desktop Metal)

      另外一個(gè)例子，拿液壓閥芯來舉例，鑄造閥芯的過程中存在鑄造氣孔、夾砂和雜質(zhì)等缺陷挑戰(zhàn)，造成閥芯外壁的裂紋和微孔，使得閥芯的生產(chǎn)率低、合格率低。同時(shí)砂型鑄造精度低及泥芯偏置，導(dǎo)致鑄造閥芯的壁厚嚴(yán)重不均勻及加工余量很大，后期CNC機(jī)加工的過程中材料消耗多。

     此外，當(dāng)使用傳統(tǒng)鑄造+CNC機(jī)加工制造方法生產(chǎn)時(shí)，液壓閥芯通常必須由多個(gè)機(jī)加工部件組裝而成。由于需要多個(gè)零件組成，制造過程要研究零件加工的每一工序，以確保同軸度、圓跳動(dòng)和圓柱度的要求，保證零件的合格率。3D打印-增材制造可以避免多個(gè)零件組裝的過程，通過結(jié)構(gòu)一體化的方式實(shí)現(xiàn)零件的生產(chǎn)。

     3D打印有很大的自由度來精確地創(chuàng)建需要的形狀以及適合最終液壓系統(tǒng)的形狀，現(xiàn)在可以3D打印更輕、更緊湊，以及性能更好的液壓系統(tǒng)。

3D打印液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
© 3D科學(xué)谷白皮書

 發(fā)展中的材料選擇

      材料選擇是一個(gè)重要因素，材料的選擇會(huì)對(duì)輕量級(jí)組件的創(chuàng)建產(chǎn)生很大影響。將鋁用于輕型液壓缸不僅可以減輕重量，還可以確保防腐蝕。流體動(dòng)力行業(yè)對(duì)重量更輕、壁更薄的結(jié)構(gòu)有著強(qiáng)烈的需求。但是，強(qiáng)度可能會(huì)成為一個(gè)問題。

    為了克服這個(gè)問題，可以使用更高強(qiáng)度的鋼材。流體動(dòng)力元件制造商還可以使用用陶瓷顆粒改性的鋼，這可以提高剛度和彈性模量，同時(shí)保持強(qiáng)度。這將有助于抵抗屈曲并能夠產(chǎn)生更薄的壁。對(duì)于一些常用的球墨鑄鐵，公司相信有機(jī)會(huì)修改化學(xué)成分以提高強(qiáng)度或延展性，從而實(shí)現(xiàn)輕量化或提高功率密度。

     由于從乘用車到農(nóng)業(yè)機(jī)械再到航空航天的各種行業(yè)和應(yīng)用都可以從使用更輕的部件中受益，特別是隨著電氣化的加速，3D打印用于輕量化組件的發(fā)展將在未來幾年繼續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，雖然目前輕量化是一個(gè)小眾應(yīng)用，但預(yù)計(jì)制造商將在未來幾年尋找更輕量化的解決方案。

(責(zé)任編輯：admin)

• Himed評(píng)估不同噴砂磨料在3
• 粉末粒徑可以控制增材制造
• Divergent公司以3D打印技
• 浙大口腔醫(yī)學(xué)院：生物3D打
• 新型類器官樣神經(jīng)血管球促
• 推動(dòng)粘結(jié)劑噴射（鑄造/金

• ·Himed評(píng)估不同噴砂磨料在3D打印鈦合金
• ·粉末粒徑可以控制增材制造合金微觀結(jié)構(gòu)
• ·Divergent公司以3D打印技術(shù)驅(qū)動(dòng)汽車制
• ·浙大口腔醫(yī)學(xué)院：生物3D打印在牙科組織
• ·新型類器官樣神經(jīng)血管球促進(jìn)皮瓣移植研
• ·推動(dòng)粘結(jié)劑噴射（鑄造/金屬/陶瓷）3D打
• ·工程化活體材料與3D生物打印融合：現(xiàn)狀
• ·鋁激光增材制造：基于可持續(xù)性視角的挑